科学家建议用“弯曲”刀片制造激光手术刀

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托木斯克工业大学和萨拉托夫州立大学的科学家与来自台湾的同事合作,提议用光子“钩”为具有特定弯曲形状的医用手术刀制作激光“刀片”。当前,仅具有轴对称聚焦区域的激光手术刀,即具有圆柱形刀片的激光手术刀。根据科学家的说法,改变刀片的形状将扩大在医学中使用激光的可能性,而它的厚度比圆柱形选择的厚度薄约两倍。该概念及其原理发表在《生物光子学杂志》(IF:3.032;第1季度)上。

科学家建议用“弯曲”刀片制造激光手术刀

激光手术刀是一种外科手术器械,用于通过使用激光能量来切割或去除生物组织。在组织的有限区域中,光束将温度急剧升高至400°C,从而使受辐照的区域立即燃烧掉。这样,激光立即沿切口边缘“密封”了小血管。激光手术刀可形成非常细的切口,减少出血,并且辐射本身绝对是无菌的。


“传统的手术刀具有各种刀片形状以适合特定的应用。激光手术刀没有那么多种,或者说,辐射定位只有一种形式-轴对称。因此,我们提出了一种制造尖端的简单方法使用光子“钩子”弯曲的形状。这是一种新型的弯曲自加速光束,形状像钩子。在早期,我们在理论上进行了预测并通过实验证实了这种“钩子”的存在,” Igor Minin,project经理,TPU电子工程系教授。


激光手术刀的必不可少的元素是用于传输激光能量的纤维。在其末端,形成了几种波长的聚焦激光束。在其帮助下,外科医生执行所有必要的操作。


“要弯曲激光束,我们提出了最简单的解决方案之一:在光纤的末端放置一个振幅或相位掩模。它是由金属或诸如玻璃之类的介电材料制成的薄板。掩模重新分配了能量流在光纤内部,并在光纤末端形成弯曲的辐射定位区域,即光子“钩”。


通过仿真,弯曲的刀片被证明具有最长3毫米的长度和大约500微米的厚度(100微米是人类头发的厚度),波长为1,550纳米。换句话说,我们在不影响设备总体设计和性能的情况下增加了一个很小的元素,并且仅在光纤末端(在尖端)的面积就发生了变化。叶片的形状和厚度正在变化:它比轴对称选件的厚度薄大约两倍。” Igor Minin解释说。


在这篇文章中,科学家们为这一概念提供了理论基础,现在他们正准备在国立阳明大学(台湾)进行实验验证。


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